管道焊接弧形衬垫装置的制作方法

本发明涉及的是一种焊接衬垫装置，具体是一种在管道施工时所使用的用于提高焊接质量的弧形衬垫装置。

背景技术：

在管道施工时，除了可以进人的超大口径管道以外，由于常规管道口径的限制，人员不能进入管道里面进行焊接，只能在外面进行单面焊接，由此容易造成管道内壁焊缝出现未焊透、焊瘤等缺陷，影响焊缝质量。

焊接衬垫技术是进行单面焊接时，在焊缝背面贴附一种陶质或者铜质衬垫，封堵焊接坡口，从而约束焊接熔池形态，形成的良好焊缝质量，避免焊缝出现未焊透、焊瘤等缺陷。焊接衬垫技术由于焊接结束后需要拆除或者清除掉衬垫，因此在管道焊接施工中应用难度较大，需要专用装置。

目前，国内已经引进了国外的带有衬垫部件的管道焊接对口器以及相关技术，可以实现大口径管道的焊接衬垫工艺。但是，这类对口器结构复杂，体积较大，只能适用于大口径管道，无法应用于中小口径管道。近年来，国内也开发了几种用于管道焊接的衬垫装置。但是，这些衬垫装置都有一些不足之处，有的也只能应用大口径管道，有的衬垫拆卸麻烦，有的不能随管道口径变化而随意调整。

技术实现要素：

为了解决背景技术中所提到的技术问题，本发明提供一种管道焊接弧形衬垫装置，该种内衬垫装置，适用于中小口径管道，衬垫拆卸方便，并且可以随管道口径变化而方便调整。

本发明的技术方案是：该种管道焊接弧形衬垫装置，包括头部支撑对口部件、头部衬垫导推部件、中间筒杆连接部件以及尾部推拉定位部件，其特征在于:

所述头部支撑对口部件有6组，每组包括1个固定顶丝、1个耐磨钢球、若干个调距垫片、1个钢球筒以及1个钢球座；在所述头部衬垫导推部件中的弧形衬垫左右两侧各有3组头部支撑对口部件，每3组呈120度圆周布局，用于支撑装置头部，并且实现两侧管道的焊接坡口对中；所述固定顶丝为内六角紧定螺钉，用于固定钢球筒与钢球座；所述耐磨钢球为轴承钢材质钢球，用于装置转动和抽出时减轻摩擦；所述调距垫片为小薄圆片，通过增减调距垫片数量可以调整耐磨钢球与管道内壁的间距，以适应管道直径变化；所述钢球筒为铜合金材质的小圆筒，内孔端部有小凸起，以防止耐磨钢球脱落，钢球筒侧面钻螺纹孔，用于安装固定顶丝；所述钢球座为小圆柱，焊接在支架筒上，与钢球筒内孔配合连接；

所述头部衬垫导推部件包括支架筒、滑动环、压缩弹簧、固定环、导轨杆、滑动架、弧形衬垫、限位螺栓和螺母，所述头部衬垫导推部件用于将所述弧形衬垫推顶封堵在焊接坡口处，或者将所述弧形衬垫收回；

所述支架筒由2个圆筒与1个圆柱体同轴焊接而成，其中，圆柱体轴向和径向各加工一个扁矩形孔，起滑轨导向作用，轴向矩形孔用于穿入导轨杆的偏心矩形段，径向矩形孔用于穿入滑动架的平板段；圆柱体的左侧焊接1个较短圆筒，用于安装3组头部支撑对口部件；圆柱体的右侧焊接1个较长圆筒，圆筒右侧钻孔，通过螺栓安装固定环，圆筒右端开两个凹槽，与连接筒凸起配合，并且圆筒右端外壁加厚带螺纹，与筒接箍内螺纹配合；

所述滑动环为铜合金材质，内孔用于导轨杆圆柱段导向，可以在支架筒的长圆筒里滑动，凸台用于定位右侧的压缩弹簧；所述固定环为铜合金材质，侧面加工螺纹孔，通过螺栓固定在支架筒里，固定环内孔用于导轨杆圆柱段导向，凸台用于定位左侧的压缩弹簧；

所述压缩弹簧通过滑动环推动导轨杆向左移动，以顶压滑动架使之上移；所述导轨杆为长条形导杆，导轨杆右段为圆柱形，穿在滑动环和固定环里，右端加工螺纹，与杆接箍内螺纹配合；导轨杆左段为偏斜矩形，穿在支架筒和滑动架的矩形孔里，用于推动滑动架伸出和退回移动；导轨杆左端钻孔，用于安装限位螺栓，以防止导轨杆右移过大脱落；

所述滑动架为铜合金材质，由一个圆弧体与一个小平板焊接而成，用于安装弧形衬垫并实现径向滑动。滑动架的圆弧体两侧加工螺纹孔，通过螺钉固定弧形衬垫；滑动架的小平板加工矩形孔，用于穿过导轨杆来实现径向滑动；

所述弧形衬垫为圆弧体，两侧加工小孔，通过螺钉固定在滑动架上；弧形衬垫材质为铜合金材质或者铜质带陶质涂层；

所述限位螺栓和螺母安装在导轨杆左端，用于防止导轨杆右移过量脱落；

所述中间筒杆连接部件包括连接筒、筒接箍、连接杆和杆接箍，所述中间筒杆连接部用于连接装置头部和尾部，并传递尾部的转动或者推拉动作；

其中，所述连接筒为细长圆筒，圆筒左端加厚并有两个凸起，与支架筒右端凹槽配合，通过筒接箍实现与支架筒连接；所述筒接箍为带内螺纹的短圆筒，用于连接支架筒与连接筒；所述连接杆为细长杆，两端加工螺纹，左端螺纹通过杆接箍与导轨杆连接；右端螺纹与推拉柄的螺纹孔连接；所述杆接箍为带内螺纹的短圆筒，用于连接导轨杆与连接杆；

所述尾部推拉定位部件包括推拉柄和卡簧片；所述推拉柄为两个圆柱焊接成十字形，较长圆柱作为推拉操作的手柄；较短圆柱轴向加工螺纹孔，连接在连接杆上；较短圆柱侧面加工4个小螺纹孔，用于固定卡簧片；所述卡簧片为弹簧钢材质的长薄片；卡簧片右端钻孔，通过小螺栓固定在推拉柄上；卡簧片左端为侧向张开的弯折形，可以卡在连接筒的端面处，防止推拉柄在压缩弹簧作用下左移。

本发明具有如下有益效果：首先，本种装置结构紧凑，适用于中小口径管道；其次，本种装置可以随管道口径变化而方便调整；再次，本装置在使用时只需要推拉转动，操作简便；此外，本装置中的弧形衬垫可以多次使用，避免了浪费。

附图说明：

图1为装置头部衬垫封堵时的剖切主视图；

图2为装置头部衬垫封堵时的焊缝处剖切左视图；

图3为装置头部衬垫封堵时的左视图；

图4为装置尾部卡簧片缩进时的剖切主视图；

图5为装置尾部卡簧片缩进时的俯视图；

图6为装置头部衬垫退回时的剖切主视图；

图7为装置头部衬垫退回时的焊缝处剖切左视图；

图8为装置头部衬垫退回时的左视图；

图9为装置尾部卡簧张卡时的剖切主视图；

图10为装置尾部卡簧张卡时的俯视图；

图11为支架筒的剖切主视图和俯视图；

图12为导轨杆的主视图和俯视图；

图13为滑动架的剖切主视图和左视图；

图14为弧形衬垫的剖切主视图；

图15为滑动环的剖切主视图；

图16为固定环的剖切主视图；

图17为连接筒头部的剖切主视图和左视图；

图18为筒接箍的剖切主视图；

图19为卡簧片的主视图和俯视图；

图20为推拉柄的主视图。

图中：1、待焊接管道；2、支架筒；3、滑动环；4、压缩弹簧；5、固定环；6、筒接箍；7、连接筒；8、连接杆；9、杆接箍；10、导轨杆；11、滑动架；12、弧形衬垫；13、固定顶丝；14、耐磨钢球；15、调距垫片；16、钢球筒；17、钢球座；18、限位螺栓和螺母；19、卡簧片；20、推拉柄。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明：

由图1至图20所示，本发明开发一种管道焊接施工时所使用的内衬垫装置，适用于中小口径管道，衬垫拆卸方便，并且可以随管道口径变化而方便调整。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：装置组成包括头部支撑对口部件、头部衬垫导推部件、中间筒杆连接部件、尾部推拉定位部件。

所述头部支撑对口部件有6组，每组包括1个固定顶丝、1个耐磨钢球、几个调距垫片、1个钢球筒、1个钢球座。在装置弧形衬垫左右两侧各有3组头部支撑对口部件，每3组成120°圆周布局，用于支撑装置头部，并且实现两侧管道的焊接坡口对中。

所述固定顶丝为内六角紧定螺钉，用于固定钢球筒与钢球座。

所述耐磨钢球为轴承钢材质钢球，用于装置转动和抽出时减轻摩擦。

所述调距垫片为小薄圆片，通过增减调距垫片数量可以调整耐磨钢球与管道内壁的间距，以适应管道直径变化。

所述钢球筒为铜合金材质的小圆筒，内孔端部有小凸起，以防止耐磨钢球脱落，钢球筒侧面钻螺纹孔，用于安装固定顶丝。

所述钢球座为小圆柱，焊接在支架筒上，与钢球筒内孔配合连接。

所述头部衬垫导推部件包括支架筒、滑动环、压缩弹簧、固定环、导轨杆、滑动架、弧形衬垫、限位螺栓和螺母，用于将衬垫推顶封堵在焊接坡口处，或者将衬垫收回。

所述支架筒由2个圆筒与1个圆柱体同轴焊接而成。圆柱体轴向和径向各加工一个扁矩形孔，起滑轨导向作用，轴向矩形孔用于穿入导轨杆的偏心矩形段，径向矩形孔用于穿入滑动架的平板段。圆柱体的左侧焊接1个短圆筒，用于安装3组头部支撑对口部件。圆柱体的右侧焊接1个较长圆筒，圆筒右侧钻孔，通过螺栓安装固定环，圆筒右端开两个凹槽，与连接筒凸起配合，并且圆筒右端外壁加厚带螺纹，与筒接箍内螺纹配合。

所述滑动环为铜合金材质，内孔用于导轨杆圆柱段导向，可以在支架筒的长圆筒里滑动，凸台用于定位右侧的压缩弹簧。

所述固定环为铜合金材质，侧面加工螺纹孔，通过螺栓固定在支架筒里，固定环内孔用于导轨杆圆柱段导向，凸台用于定位左侧的压缩弹簧。

所述压缩弹簧通过滑动环推动导轨杆向左移动，以顶压滑动架使之上移。

所述导轨杆为长条形导杆，导轨杆右段为圆柱形，穿在滑动环和固定环里，右端加工螺纹，与杆接箍内螺纹配合；导轨杆左段为偏斜矩形，穿在支架筒和滑动架的矩形孔里，用于推动滑动架伸出和退回移动；导轨杆左端钻孔，用于安装限位螺栓，以防止导轨杆右移过大脱落。

所述滑动架为铜合金材质，由一个圆弧体与一个小平板焊接而成，用于安装弧形衬垫并实现径向滑动。滑动架的圆弧体两侧加工螺纹孔，通过螺钉固定弧形衬垫；滑动架的小平板加工矩形孔，用于穿过导轨杆来实现径向滑动。

所述弧形衬垫为圆弧体，两侧加工小孔，通过螺钉固定在滑动架上。弧形衬垫材质为铜合金材质或者铜质带陶质涂层，可以多次使用。

所述限位螺栓和螺母安装在导轨杆左端，用于防止导轨杆右移过量脱落。

所述中间筒杆连接部件包括连接筒、筒接箍、连接杆、杆接箍，用于连接装置头部和尾部，并传递尾部的转动或者推拉动作。

所述连接筒为细长圆筒，圆筒左端加厚并有两个凸起，与支架筒右端凹槽配合，通过筒接箍实现与支架筒连接。

所述筒接箍为带内螺纹的短圆筒，用于连接支架筒与连接筒。

所述连接杆为细长杆，两端加工螺纹，左端螺纹通过杆接箍与导轨杆连接；右端螺纹与推拉柄的螺纹孔连接。

所述杆接箍为带内螺纹的短圆筒，用于连接导轨杆与连接杆。

所述尾部推拉定位部件包括推拉柄和卡簧片。

所述推拉柄为两个圆柱焊接成十字形，较长圆柱作为推拉操作的手柄；较短圆柱轴向加工螺纹孔，连接在连接杆上；较短圆柱侧面加工4个小螺纹孔，用于固定卡簧片。

所述卡簧片为弹簧钢材质的长薄片；卡簧片右端钻孔，通过小螺栓固定在推拉柄上；卡簧片左端为侧向张开的弯折形，可以卡在连接筒的端面处，防止推拉柄在压缩弹簧作用下左移。

本装置的使用方法如下：

装置使用前，如果预焊接管道的内径大小与装置上次使用的管道内径存在差异，当管道内径变化较小时，只需要增减调距垫片数量和选择对应的弧形衬垫，如果管道内径变化较大时，还需要更换钢球筒和滑动架，以适应管道内径变化。

第一步，拉动装置尾部的推拉柄，卡簧片张开卡死在连接筒的端面，导轨杆带动滑动架退回，以避免装置插入管道时磕碰弧形衬垫；将装置从预焊接的单根管道一端插入，装置头部位于焊接坡口处，尾端露出管道之外。

第二步，将预焊接管道对接到已安装好的管道上，通过移动装置尾部的连接筒来控制装置头部位置，利用头部位置上的六组头部支撑对口部件保证两个管道坡口对中性；调整好管道焊接坡口间距后，固定单根管道。

第三步，压下装置尾部的卡簧片，使卡簧片缩回到连接筒里，装置头部的压缩弹簧向左回弹，导轨杆推动滑动架径向外移，将弧形衬垫顶压封堵住管道焊接坡口；对封堵的坡口进行焊接作业。

第四步，管道这段封堵的坡口焊好后，拉动装置尾部的推拉柄，导轨杆带动滑动架退回；转动装置尾部的连接筒，将弧形衬垫对准下一段未焊接坡口，松开推拉柄，弧形衬垫顶压封堵住焊接坡口；对封堵的坡口进行焊接作业。

第五步，待管道一圈坡口焊接完成后，拉动装置尾部的推拉柄，卡簧片张开卡死在连接筒端面，导轨杆带动滑动架退回；将装置从管道的外端抽出。